Microbiologia industriale

RABTREE

presenza di concentrazioni di substrato superiori a 50 g/L. Anche in presenza di ossigeno la fermentazione prevale sulla respirazione e il NADH formatosi nella glicolisi è ossidato per via fermentativa. In tali condizioni il substrato esplica un'azione di repressione della sintesi degli enzimi coinvolti nella respirazione (ciclo di Krebs) e/o ne blocca la loro attività. L'effetto Crabtree è ciò che permette la produzione di vino e birra, il mosto ha una altissima concentrazione zuccherina, quindi anche se in aerobiosi, si attua il metabolismo fermentativo.

Nella produzione di lievito si deve spingere il metabolismo aerobio, con poco substrato, in modo tale da produrre biomassa, che successivamente è utilizzata per la fermentazione. Se si fa crescere il lievito solo in aerobiosi questo perde le sue capacità fermentative poiché la zimasi non è più in grado di funzionare. Quindi durante il processo si deve

mantenere attiva anche questa via processo multistadio primimetabolica. La produzione di lievito da pane avviene con un in cui istadi sono in condizione di semianaerobiosi (la linea dell'aria è attiva ma a basse portate, cioè basso vvm), per preservare la capacità fermentativa e fare comunque crescere il lievito. Per lagli ultimi stadi sono instessa motivazione solototale aerobiosi e a bassa concentrazione disubstrato, l'inoculo è elevato e di conseguenza losviluppo microbico è limitato a poche generazioni.

Il processo industriale di produzione di lievito prevede preparazione del substrato, una prima fase di fermentazione multistadio, successivamente si ha laa partire da una coltura in provetta, fino ad arrivare alfermentatore industriale, che viene scaricato. La centrifugata, biomassa scaricata viene ottenendo la crema di lievito (sospensione di cellule aessiccata concentrazione molto elevata), che viene otrasformata nel panetto di lievito.

Terreno

ColturaleF ONTE DI CARBONIO saccarosio da melasso,

Come fonte di carbonio si utilizza che nelle zone temperate deriva dallabarbabietola, ed una piccola parte dalla canna da zucchero, poiché ha concentrazioni idonee dibiotina stoccatoSaccharomyces cerevisiae.fondamentale per la crescita di Il melasso è in tank,analizzato, miscelato con acquaviene (per rendere il melasso, che ha la consistenza delacidificatocaramello, più liquido) e con acido solforico (H SO ). Il melasso in seguito è2 4chiarificato. I tannini sono fatti precipitare con fosfato o solfato di calcio, in modo tale da toglierei pigmenti bruni che il consumatore non desidera nei prodotti in cui utilizza il lievito. Il melassoviene trattato termicamente (121-125°C per 1,5 min. o 140°C per pochi secondi) e mantenuto a2380°C fino al trasferimento nel fermentatore. La temperatura elevata diminuisce la viscosità delmelasso e ne favorisce il passaggio nei tubi che portano al

fermentassero.F ONTE DI AZOTO sali di ammonio urea;Come fonte di azoto (inorganica) si utilizzano i (fosfato, solfato), nitriti eS. cerevisiae.nitrati non vengono impiegati in quanto sono assimilabili daE LEMENI INORGANICI E VITAMINE fosfato di sodio solfato di magnesio,Come elementi inorganici sono aggiunti e e come vitaminebiotina,si utilizza la presente nel melasso, soprattutto di canna.Condizione dei singoli stadi del processo di produzione di lievito da panemL) 8-10 L,Pochi mL (4-5 di coltura inoculano un volume di solitamente beute consistenti opalloni, cioè contenitori sferici che finiscono con una bocca alta chiusa da un tappo. In questasemi-anaerobiosifase la coltura è a 30°C, si ha una condizione di (lieve flusso di aria), la resa èdi circa 6-7 g s.s./L e il processo dura 24h. In questa fase la biomassa fermenta e cresce.500 L,Successivamente si inocula l’1,6% in un fermentatore da a bassa concentrazione disemi-anaerobiosi.substrato, 30°C

per 24 h. Anche in questo caso si è in condizione di semi-anaerobiosi, si ha uno sviluppo disordinato, massa gemmata, e la produzione di etanolo. La resa è di 6-7 g s.s./L. Poi si5.000 L,inocula il 10% in un fermentatore di in cui si controlla la concentrazione del substrato esemi-anaerobiosi,del pH (circa 4,3). Sempre in condizione di a 30°C per 9-10h. Si inocula il 10%50.000 L fase anaerobica,in un fermentatore da in cui si ha una in cui c'è eccesso di substrato efase aerobica,si produce etanolo per 4h, e una in cui si ha l'attivazione della linea dell'aria, il feeddi melasso continuo (inizia una fermentazione fed-batch, il substrato è inserito poco alla volta), ilgrado alcolico tende a zero, sempre a 30°C per 15-16h. In questa fase il lievito inizia a svilupparsiattraverso il metabolismo ossidativo per riprodursi. Si inocula quindi il 20-30% in un fermentatore170.000 L aerobiosida in totale e continuo feed di substrato. Si ha uno sviluppo

Esponenziale esi controlla il tasso alcolico poiché alla fine deve essere assente (tutto metabolizzato). Questo processo avviene a 30°C per 15-16h. Questa fase ha un inoculo molto alto, quindi le cellule gemmano al massimo 5-6 volte, il che significa che fanno poche generazioni e non perdono l'attività degli enzimi che fanno fermentazione. Infine si inocula il 20-30% in un fermentatore da 400.000-500.000 L, aerobiosi. fed-batch sempre in totale. Lo stadio finale è condotto aggiungendo melasso ad una velocità tale da prevenire l'instaurarsi dell'effetto Crabtree. L'aerazione è alta 1 vvm, la temperatura è sempre 30°C e il processo dura 12-15h. Durante questa fase si sviluppano poche generazioni perché continua il metabolismo ossidativo. In questa fase il pH scenderebbe molto (intermedi del metabolismo di Krebs sono acidi organici come acido citrico, isocitrico, ossalacetico), continuamente controllato con idrato di ammonio citrico.

commercializzato come:

• Lievito compresso (circa 30% s.s.), ha circa 30 giorni di shelf-life a 4-5°C;
• Lievito essiccato (90-95% s.s.), confezionato sottovuoto o in presenza di azoto, 1 anno di shelf-life a temperatura ambiente;
• Lievito liofilizzato per uso dietetico, come integratore fonte di vitamine del gruppo B e di sali minerali.

Madre acida

La madre acida è un impasto che contiene una serie di popolazioni microbiche diverse oltre a batteri lattici e lieviti. Saccharomyces cerevisiae, i cui componenti sono e La madre acida non è ottenuta per inoculo di una coltura selezionata ma è ottenuta in diversi modi. Nel tempo si selezionano dei microrganismi che apportano un certo grado di acidità all'impasto e aromi, che producono modificazioni sull'amido e sulle proteine che rendono l'impasto più digeribile. La essiccata come una farina, madre acida è difficile da produrre quindi è messa in commercio.

cerevisiae, addizionata di poiché altrimenti ci metterebbe 8 giorni a lievitare un impasto. Lemadri acide sono conservate da decenni nelle aziende che producono dolci da ricorrenza. Alivello casalingo si può produrre una madre acida a partire da un mix di farine con frutta, oppurecacao, che nel tempo si rinfresca, non sempre la popolazione microbica che si seleziona è diqualità. Saccharomyces cerevisiae in un impastonon fermenta l’amidoS. cerevisiaeIn un impasto poiché non possiede l’enzima per idrolizzarlo,S.cioè le amilasi, ma ha gli enzimi che idrolizzano le catene e liberano glucosio e maltosio.fermenta glucosio, maltosio, saccarosio, fruttosiocerevisiae solo il il il il ma soloS. c.concentrazioni limitate di amido. Le performance fermentative di non dipendono dalmetabolismo del microrganismo ma dalla disponibilità di zuccheri presenti in minori quantità nellefarine. Perciò ci sono delle farine più

performanti di altre dal punto di vista del contenuto inzuccheri. Ci sono farine più performanti per la capacità di mantenere CO nel reticolo dell’impasto2e queste sono le farine ad elevato contenuto in glutine. Il glutine contribuisce a mantenere CO 2nel reticolo, quindi a formare un impasto ben lievitato, che non collassa e non ha deformazioni nelcorso del tempo. aggiungere glucosio eS. cerevisiaePer migliorare le performance fermentative di si possonoestratto di malto (che contiene maltosio) che sono facilmente fermentabile e a fine processo nonresiduano, e rendono più veloci i tempi di fermentazione.25Il panetto di lievito può essere congelato per essere conservato in modo efficace, si perde lavitalità cellulare, però gli enzimi responsabili della fermentazione, zimasi, non inattivati. Il